考虑盾构施工扰动土体固结的地层沉降计算

为解决以往盾构隧道的地层沉降计算不考虑施工扰动土体的固结沉降对总沉降的影响而使得计算结果偏小的问题,通过对盾构隧道施工致周边土体的扰动机理分析,指出盾构上方一定范围内的被扰动土体为欠固结土,应用欠固结士的沉降计算理论,得出了考虑盾构扰动周边土体固结影响的隧道沉降计算修正方法.与工程实测值的对比结果表明,地层沉降计算修正方法的计算结果更符合工程实际,工程应用上偏于安全,该成果对于盾构隧道施工的地层沉降预测与控制具有一定的参考价值.     

盾构隧道穿越土坝的地层沉降控制

在盾构施工技术中,如何控制地层沉降,避免影响隧道上方建筑物,一直是人们非常关心的问题。虽然盾构及管片与其周围土体的耦合作用极其复杂,但对盾构扰动土体的变形分析和计算可为控制地层变形提供理论依据;规范盾构施工操作程序,可减少非正常地层损失;正确选择同步注浆和壁后注浆的材料、配比及工艺,可最大限度地填充建筑空隙;预先注浆和复注浆加固隧道上方土体,可减少土体扰动和固结沉降量。     

隧道渗漏诱发的分数阶黏弹性土体固结沉降分析

为研究黏弹性地层盾构隧道衬砌渗漏诱发土体固结沉降问题,采用基于Caputo分数阶导数的Merchant三元件流变模型描述软黏土的流变特性.耦合Terzaghi-Rendulic固结理论,推导出考虑衬砌半渗透边界下黏弹性软土隧道诱发土体中的超孔隙水压力和固结沉降解.通过工程实例对比验证理论解析的准确性,揭示分数阶阶次、衬砌与土体渗透比等参数对土体固结沉降和超孔隙水压的影响规律.结果表明：随时间推移,土体中超孔隙水压在短时间内显著消散,当消散到约初始值的1/8时减幅明显放缓;衬砌与土体渗透比越大,超孔隙水压开始消散的时间越早;随分数阶阶次的增大,超孔隙水压在初期消散得越快,而后期则消散得越慢,固结沉降速率在初期发展得越快,后期发展得越慢.     

双圆盾构施工土体沉降有限元数值模拟

依托于上海轨道交通M6线9标双圆盾构区间隧道工程,对双圆盾构隧道施工力学行为进行了三维有限元数值模拟.计算中考虑了隧道开挖、管片拼装、盾尾注浆、浆液固结等主要施工步骤,分析了双圆盾构施工土体深层沉降特征,土体沉降的量值与范围,并与监测结果对比,进一步揭示了双圆盾构掘进环境土工影响特征.可为异形盾构在我国的开发应用提供参考.     

基于斯潘格勒理论的埋地柔性管道有限元分析

基于斯潘格勒理论,简化了有限元分析中管土间复杂的相互作用.通过最小二乘法确定了有限元建模中的变量参数最大土压,从而建立了呈抛物线分布的水平静土压模型,实现了埋地柔性管线的有限元迭代计算;分析了其埋设深度和土体力学性能对埋地管道的径向与轴向变形的影响,以及地基差异引起的管道沉降问题.结果表明:该方法能合理地反映出土体与结构的相互作用,获得埋地柔性管道的应力、应变等结果,可应用于长距离埋地柔性管道和管件的设计及结构设计.     

双圆盾构(DOT)隧道的地表沉降分析

分析了双圆盾构隧道的特点以及地表沉降的影响因素和不同计算方法.测试分析表明:双圆盾构隧道与圆形盾构隧道相比,双圆盾构隧道具有占用地下空间小、隧道断面形式多样化、切削面平衡操作简单、掘削土量少等优点;而隧道几何形状和埋深,土体性质的施工扰动,隧道衬砌的变形,盾构推进的平衡压力、姿态,同步注浆等是影响地表沉降的主要因素;最后得出双圆盾构隧道地表沉降与圆形盾构隧道具有相同的机理,但沉降值较大;双圆盾构隧道地表沉降槽的形态可以用正态函数表示,但最大沉降并不一定产生在隧道中心点.     

不同埋深下盾构隧道开挖及补偿注浆对地表隆沉变化影响的室内试验

采用二维隧道模型试验,探究砂土中不同埋深下盾构隧道开挖及补偿注浆对地表沉降变化的影响规律.试验表明,对于不同埋深的工况,盾构隧道开挖引起的地表沉降均可以用Peck公式有效预测,埋深C/D对地表沉降槽形状具有显著影响,且沉降最大值与土体损失率基本呈线性关系.正常体积范围补偿注浆时,随着埋深增加,地表最大抬升值不断减小,地表抬升范围逐渐增加.当补偿注浆体积达到某一值后,不同埋深工况地表最大抬升值与土体补偿率基本均呈线性关系.超体积补偿注浆时,超体积补偿注浆引起的地表最大抬升值与土体补偿率继续保持线性关系.随着土体补偿率的提升,不同埋深导致的地表抬升范围差异逐渐减小.     

改进GAP法盾构隧道开挖地表沉降预测

针对盾构隧道开挖引起的地表沉降问题,基于GAP法模型的基本原理,通过对该模型的改进,借助FLAC2D进行数值分析,对盾构隧道的地表沉降规律进行了研究.得出了同一盾构直径随着隧道埋深增加的情况下,地表最大沉降值逐渐减小、地表沉降槽逐渐变宽的规律,且隧道埋深和地表最大沉降值存在某种线性关系.该成果对盾构隧道开挖引起的地表沉降分析具有一定的参考价值和指导意义.     

合肥地铁盾构隧道下穿河道施工数值模拟分析

文章针对合肥地铁1号线盾构下穿南淝河存在的安全隐患,基于流固耦合原理与有限差分方法,采用FLAC3D对隧道盾构开挖流固耦合效应进行模拟,分析了盾构推进过程中隧道周边土体孔隙水压力规律、竖向应力场、拱顶沉降等。研究表明:盾构开挖导致隧道拱顶及两侧土体孔隙水压力明显降低,地下水在水压力的驱动下向拱顶与两侧流动,这些部位容易出现危险,要防止涌水事故的发生;考虑流固耦合后,围岩竖向应力值变大,最大拉应力与压应力均变大,隧道周边局部围岩出现较大的应力集中现象,对隧洞安全不利,拱顶竖向位移增大,竖向位移在水平方向从隧道中心向两侧不断减小,而土体后期固结沉降占最终沉降的比例达到30%,要加强后期监测,防止沉降过大影响隧道安全。     

城市地铁隧道施工引起的地面沉降

分析了城市隧道施工引起地表沉降的原因, 主要包括地层损失和在新的应力状态下土层固结与蠕变方面的原因.通常认为地层损失的体积等于隧道地表沉降槽的体积,而忽略了由于隧道施工降水排水和新的应力状态下土层固结引起的沉降变形.以矿山法施工为例,推导了隧道施工在新的状态下的土体内部孔隙水压消散的公式,进而考虑土体的固结引起的沉降变形.研究成果应用到南京地铁Ⅰ号线鼓楼玄武门段,根据具体地质条件和矿山法施工的实施进行理论计算分析,结果表明同时考虑地层损失和土体固结变形计算的地表沉降与实测结果吻合较好.     

油田埋地碳钢管道外腐蚀行为研究

针对大庆油田龙虎泡作业区埋地碳钢管道外腐蚀较为严重的情况,通过检测埋管防护层破损点周围土壤的物理、化学性质和硫酸盐还原菌（SRB）数量,分析土壤的腐蚀性。采用扫描电镜能谱（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）和红外光谱（IR）等技术对管道外壁腐蚀物的形貌、元素组成和矿物成分等进行了表征和分析。借助动电位极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）进一步研究了埋地碳钢管道外壁在土壤浸出液中的腐蚀行为。结果表明,作业区潮湿的盐碱性土壤环境和复杂多变的土壤性质使该地区埋地碳钢管道发生腐蚀;腐蚀产物主要包括Fe₃O₄和FeOOH,其中FeOOH位于外层,Fe₃O₄位于内层;腐蚀产物通过参与阴极反应或充当大阴极来加剧管道腐蚀。     

结合降水流线方程估值沉降量的一种计算方法

基坑降水会引起土壤固结沉降,影响临近建筑的安全。沉降量的估算,与某一平面某一点处的地下水位降深位置(函数)有关。结合流线方程,通过沉降计算可以求得沉降估值,因而能够较为合理的估算距离基坑任一位置的沉降量,并为判断建筑物沉降与实际影响程度提供理论计算与参考。     

滑坡对纵向埋地管道的变形特征与减灾对策研究

纵向布置作为埋地管道跨越山区地形的主要方式之一,滑坡对其致灾模式与横向布置埋地管道存在显著差异,横向布置埋地管道的变形机制和减灾对策并不适用于纵向布置的埋地管道。本文采用ABAQUS有限元软件研究埋地管道承载纵向滑坡作用的变形破坏规律,分析滑坡几何形态对管道变形破坏规律的影响,探讨改变管道径厚比、埋深、内压值对减小埋地管道受滑坡作用变形破坏的效果。研究结果表明：①埋地管道遭受滑坡作用最大的应变发生在滑坡坡脚管段;②埋地管道应变随滑坡坡度、厚度、长度增大而增大,其中滑坡厚度对管道遭受滑坡作用变形破坏影响程度最大,其次是滑坡长度,最后是滑坡坡度;③减小管道径厚比、埋深、内压都能有效增强管道的抗灾能力,从管道施工难易程度、成本、减灾效果以及运营管理四个方面考虑,最佳方案是减小管道的径厚比,其次是改变管道内压,最后是改变管道的埋深。     

青藏铁路多年冻土场地波速特性分析

为分析冻土场地波速变化规律,通过现场钻孔波速测试,并结合已有典型场地波速资料,研究了青藏铁路沿线多年冻土场地波速比的经验值及波速变化受控制因素的影响规律。结果表明:多年冻土场地纵横波速比经验参考值可选用1. 5左右;冻土层波速传播规律与地温、土层埋深、土质属性、冻结冰晶含量等诸多因素相关;冻结作用使土体的结构性增强从而冻土体强度增强,冻结状态下土体的波速通常大于未冻结场地土体;多年冻土层波速值随土层深度的增加、地温的降低和冻结土体中冰晶含量的增加而增加。     

利用土工格栅减小桥台桩土压力和桩体位移的研究

江苏省高速公路施工工艺普遍采用先进行桥台桩的施工,后进行桥台台背填土施工的工艺,造成部分桥台桩受到较大的土压力作用而发生较大的位移,给工程带来不良的后果.针对此现象采用在桥台桩后土体内铺设土工格栅的方法,以减小土体对桥台桩的土压力并减小桥台桩的位移.根据现场实测的结果,该施工工艺效果良好.     

红树林碳埋藏过程对海平面上升、气候变化和人类活动的响应

红树林具有很高的初级生产力和沉积速率,能够在沉积过程中埋藏封存大量有机碳,在全球碳循环中扮演着重要角色。本文总结有关红树林碳埋藏特征和沉积过程对气候变化、海平面上升和人类活动响应的相关文献研究。红树林土壤碳埋藏储量主要取决于红树林根系分布深度,碳埋藏速率则主要受沉积速率控制。全球变暖导致亚热带冬季低温事件减少,以及降雨量的增多,都会促进红树林扩张,有利于红树林碳埋藏。在短期内,海平面上升可以通过增加滩面沉积速率和有机碳含量的方式,达到保持或提高红树林碳埋藏速率的效果。但是从长期来看,不断增加的海平面上升速率会对泥沙供应较少或潮差较小地区的红树林造成严重威胁。人类的不合理活动则会造成红树林面积和碳埋藏储量的大幅减少。因此,为保护红树林并发挥其碳库潜力,应采取有效措施保证红树林沉积的物源供给,以维持红树林滩面高程增加速率,并在适宜地区进行人工红树林栽种。     

软流塑淤泥质粉质黏土地层注浆加固试验研究

为了解决高水位软流塑淤泥质粉质黏土地层的浅埋暗挖地铁区间隧道施工技术难点,提出了该地层采用大管棚加小导管支护全断面或局部断面注浆加固施工方法.在6种不同水灰质量比的水泥品种中加入不同质量分数的水玻璃,对其净浆抗压强度、初凝时间、流动性等进行考核;同时对所选定的配比进行固结体强度试验,试验不同配方的浆材对软流塑淤泥质粉质...     

软硬交界隧道近距离下穿建筑物注浆控制及监测管理

城市浅埋隧道在砂类土与基岩交界地层中近距离下穿建筑物,受上部建筑超载、下部基岩爆破扰动等因素的影响,极易诱发各类安全事故。以青岛地铁区间下穿商业建筑为工程依托,通过对地质条件及工程资料的深入分析,提出了"复合锚杆桩+超前深孔注浆+强化补偿注浆"的联合注浆加固技术,并通过精细化数值模拟与现场监测验证,分析了浅埋隧道穿越施工的结构与地层变形规律。结果表明:在基岩上部的软弱砂层中进行高压注浆,易诱发隧道上部的地层出现"M"形抬升变现,导致基础与梁柱构件形成由两边至中间折弯的正曲率形态;超前深孔注浆是改善施工面前方地质条件的重要措施,虽然注浆引起上部地层产生持续隆升,但总体变形量仍在可控限值内;在施工影响敏感区域开展现场监测管理,能够识别和规避地下工程现场作业中出现的不利因素,对注浆工艺和注浆参数进行反向调控,减小因注浆引起的建筑和地基变形问题。     

浅覆土盾构隧道施工引起地表沉降规律研究

为研究浅埋大直径土压平衡盾构施工穿越砂卵石地层造成的地表沉降规律,以北京新机场线9m直径土压平衡盾构隧道为背景,对10m、12m、13m、15m四种覆土厚度下的地表最大沉降、沉降槽宽度、地层损失率进行了对比分析,并用Peck公式进行拟合。分析结果表明：相同施工参数下,隧道上方地表最大沉降和地层损失率随覆土厚度增加而减小且成拱覆土厚度附近存在变化速率的突然改变;深埋隧道测点沉降稳定时间较短,约为2天,浅埋隧道时间较长,约为4天;实测沉降槽宽度及沉降槽拟合曲线的宽度系数与隧道覆土厚度相关性不明显,实测沉降槽宽度约为隧道中线两侧1.5D范围(D为开挖直径);实测地层损失率与通过Peck公式反算的地层损失率都随隧道覆土厚度增大而减小。     

寒区油气集输管道合适埋深数值计算

油气集输管道的敷设深度直接影响管道的建设成本,对管道的安全平稳运行也起重要作用.考虑寒区土壤的初始温度周期性变化、地表不同日平均温度以及是否冻结等因素,建立数学模型,并采用有限单元法对多种埋设深度的集输管道土壤温度场进行数值计算.实例计算表明:0.8 m是寒区较合适的管道埋设深度.当大气温度升高时,可适当减小集输管道的埋深,以节省建设成本.在集输管道运行管理计算分析时,可以不考虑冻结及非冻结状态物性对土壤自然温度场的影响,将土壤看作常物性.该模型可为寒区油气集输管道的敷设提供一定的理论依据.